如何減小變壓器測溫裝置兩表差

李波 李宇飛

黑河電業局 黑龍江黑河 164300

如何減小變壓器測溫裝置兩表差

李波 李宇飛

黑河電業局 黑龍江黑河 164300

油浸式變壓器在運行過程中會出現油溫升高的現象，測溫裝置可以警示運行人員及早發現，及時排除故障，減小就地指針溫度計指示值和遠方顯示值的差值對保障變壓器安全穩定運行至關重要。

變壓器；兩表差；誤差

前言

在日常運行維護工作中，常常會出現指針溫度計與遠方顯示裝置數值不一致的現象，存在較大偏差，容易給運行人員造成誤判斷。隨著變電站自動化改造，變電所“無人值守”或“少人值守”方式的推廣，變壓器測溫裝置的準確可靠，減小就地指針溫度計指示值和遠方顯示值的差值尤為重要。

1、測溫裝置的結構及工作原理

油浸式變壓器測溫系統由就地指針溫度計和遠方顯示裝置所組成，指針溫度計用于就地示值讀數，遠方顯示裝置僅用于對指針指示值的遠方讀數，下面分別對這兩部分的結構原理進行論述：

1.1 就地指針溫度計

就地指針溫度計為壓力式溫度計，是根據液體的膨脹定律設計的。主要由感溫元件（溫包）、壓力遠傳管道（毛細管）和彈性元件三大部分組成，在這三個部分組成的密閉系統中，填充一定量的感溫介質，這種感溫介質的受熱溫度和它的飽和蒸汽壓力之間，存在著規律的對應關系。一定質量的液體，在體積不變的條件下，其壓力和溫度之間的關系為（1-1）：

其中式中：Pt—液體在溫度t時的壓力；Pt0—液體在溫度t0時的壓力；a—液體的體膨脹系數；γ—液體的壓縮系數。

由上式可以看出，當封閉系統的容積不變時，液體的壓力與溫度之間呈一定的函數關系。測溫時，溫包置于被測介質中，溫包內的感溫物質因溫度升高，其體積膨脹，壓力增大，從而使彈性元件變形，借助齒輪或杠桿傳動機構，由指針指示出相應的溫度值。

由此可見，溫包、毛細管和彈性元件是溫度計的三個主要部分，儀表的質量和準確性與這三個部分密切相關。溫包是通過直接與被測介質相接觸來感受溫度變化的，要求它具有一定的強度，有較低的膨脹系數、較高的熱導率及一定的抗腐蝕性能。毛細管主要用來傳遞壓力變化的，如果毛細管細而長，傳遞壓力時的滯后現象嚴重，溫度計的響應速度就變慢。但是，在長度相等的條件下，毛細管越細，儀表的準確度越高。

我局變壓器現安裝的指針溫度計大多為WTZK-02型壓力式溫度指示控制器，其結構圖如圖一所示，該型號儀表毛細管長度為12米。溫包尺寸為Φ14×150，公稱壓力為1.6MPa，最小插入深度為150毫米，最大插入深度為260毫米，安裝螺紋為M27×2。

1.2 遠方顯示裝置

遠方顯示裝置有測溫元件、連接電纜和顯示器等組成。

測溫元件又稱工業熱電阻，測溫熱敏電阻、引線和絕緣瓷管組成熱電阻，把熱電阻放進金屬保護管中，配以接線盒，構成工業熱電阻。工業熱電阻測量溫度的原理，是基于金屬導體的電阻值隨溫度變化而變化。工業熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻，我國參照國際電工委員會標準采用了Pt10、Pt100、Cu50和Cu100四種分度號的熱電阻，變電站大多采用Pt100的鉑熱電阻，其0℃的標稱電阻值為100Ω，測量范圍在0～850℃，其鉑熱電阻電阻值與溫度之間的函數關系為：

其中式中：WIt—熱電阻電阻比值；Rt—在溫度t時的電阻值；

R0—標稱電阻值，Pt100的鉑熱電阻為100Ω；

根據上述函數關系形成的相應的溫度/電阻表（以Pt100鉑熱電阻0到100℃為例）：

℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ω 100 103.90 107.79 111.67 115.54 119.40 123.24 127.08 130.90 134.71 138.51

顯示器多為數顯溫度調節儀，其工作原理為當采用熱電阻為傳感器時，熱電阻隨溫度變化，其電阻值變化量經橋路變化成直流信號，再由非線性電路校正后放大經A/D轉換、計數、顯示，實現溫度的測量，工作原理圖見圖二。

圖二中Rt為測溫熱電阻，通常選用Pt100鉑熱電阻或Cu50銅熱電阻（我局選用Pt100鉑熱電阻），它們的溫度與電阻值分度關系是非線性的，因此，必須經非線性校正，即經線性化處理和A/D轉換后，才能完成數字式溫度測量。

工業熱電阻經電纜(三芯)與數顯溫度調節儀連接，就構成遠方測溫裝置，其接線圖見上圖三。

2、問題存在的原因

2.1 指針溫度計、工業熱電阻和數顯溫度調節儀在檢定合格的情況下自身存在誤差，尤其是指針溫度計精度等級低（多為1.5級及以下），存在接點動作誤差和切換差。

2.2 由于安裝工藝原因，熱電阻保護管腐蝕、進水或存在其他雜質，電阻值增大，測量不準確；指針溫度計溫包等安裝位置不當，毛細管不平整等產生的測量誤差。

2.3 接線回路存在誤差，電纜芯線阻值不同；電纜線與接線端子接觸不良，存在接觸電阻；均會造成測量不準確。

2.4 指針溫度計的溫包與遠方顯示裝置的熱電阻安裝的位置不同，會產生測量值的不同。

2.5 測溫裝置量程選擇不正確，產生的讀數誤差。

2.6 環境溫度的影響，盛夏陽光直射條件下指針溫度計表殼內溫度會高達60℃，嚴冬時節溫度會在低至-30℃條件下運行，這種由于環境溫度的變化引起的誤差，致使兩表偏差較大。

(）(）

以上多種原因形成的綜合誤差，使指針溫度計與遠方顯示裝置數值得偏差嚴重。DL/T572《電力變壓器運行規程》中要求“兩表偏差≤5℃”，為了滿足這項考核指標，需要采取有效措施解決兩表偏差嚴重的問題。

3、采取的措施

3.1 采用現場校準的方式。由于實驗室與現場使用條件不一致，在實驗室檢定合格的測溫裝置不表示此裝置在現場使用狀況合格，只有通過現場校準，才能有效消除兩表偏差。

3.2 對三線制熱電阻，由于使用時被測電阻不包括內引線電阻，因此在測定電阻值時，須采用兩次測量方法，以消除引線電阻的影響。

3.3 正確安裝測溫裝置各部分，消除由于安裝工藝原因造成的誤差：

3.3.1 指針溫度計的溫包與遠方顯示裝置的熱電阻安放位置艙內注油，消除空氣介質隔絕，確保溫度同變壓器本體溫度一致；

3.3.2 溫包與熱電阻安裝應全部浸入被測介質中，以減小導熱誤差；

3.3.3 指針溫度計毛細管的敷設應盡量減少彎曲，如需彎曲安裝時的彎曲半徑不應小于50毫米，且每隔300毫米就有相應的固定，避免毛細管折損、漏氣和壓力傳輸不暢引起的誤差；

3.3.4 指針溫度計的溫包與遠方顯示裝置的熱電阻安裝時必須平整，均勻緊固螺絲，并應做好密封；

3.3 .5 測溫裝置安裝應在干燥天氣條件下快速進行，以防潮濕空氣進入儀表內部。

3.4 電纜按規定型號配用（截面一般不小于1.0平方毫米），接線柱與電纜接觸完好，減小接觸電阻。

3.5 適當選擇測溫裝置量程：

3.5.1 根據油浸變壓器A級絕緣耐溫上限為105℃的要求，當變壓器運行最高環境溫度為40℃時，變壓器油頂層最大溫升為55℃，變壓器繞組最熱點溫升不大于78℃的技術指標，采用油溫計測量范圍為-20℃～140℃、繞組溫度計測量范圍為0℃～160℃比較合適。有三點好處：4mA～20mA模塊對應160℃測量范圍，其對應最小分辨率為0.mA/℃；統一160℃測量范圍有利于降低遠方測溫裝置備品采購成本；提升指針溫度計校準質量。

3.5.2 指針溫度計工作區域應選擇在量程的1/2～3/4處，有利于機械儀表延長使用壽命，減少指針溫度計故障率的發生。

小結

測溫裝置的讀數準確，可以為分析、判斷變壓器狀態、性能提供依據，直接關系到變壓器的安全穩定運行，其周期檢驗及檢修同與其連接的主要設備大修日期一致。所以，在高壓設備狀態檢修的背景下，測溫裝置完好可靠程度十分重要。

[1]安裝使用說明書.杭州溫度表廠

[2]黃力仁.溫度表.中國電力出版社，1993年

[3]Q/GDW 4401-2010，油浸式變壓器測溫裝置現場校準規范.國家電網公司，2010年

李 波：女，1971年7月28日生，黑河電業局，工程師。

李宇飛：男，1969年7月24日生，黑河電業局，工程師。